книги из ГПНТБ / Краев В.И. Экономические обоснования при проектировании морских грузовых судов

ных двигателей и т. д. с целью повышения экономичности уста­ новок.

Значительное внимание должно быть уделено обоснованию ра­ циональной комплектации ЭУ, оказывающей заметное влияние на ее экономичность. Выбор оптимальных схем систем А4КО, типов и характеристик оборудования может существенно упростить уста­ новку. Так, применительно к дизельной установке мощностью 10 тыс. л. с. на судне, рационально укомплектованном оборудо­ ванием, может быть установлено 12 насосов вместо 20, четыре сепаратора вместо шести, семь теплообменников вместо 13 и т. д. без снижения надежности установки. Рациональная комплектация А'ІКО позволяет сократить стоимость ЭУ на 1,5—2%, уменьшить на 5—7% трудозатраты на обслуживание и снизить расходы топлива. Немаловажную роль играют агрегатирование оборудования и его оптимальное расположение в МКО, позволяющие повысить надеж­ ность, уменьшить трудозатраты на ремонт и упростить автомати­ зацию установок.

Стоимость судовой энергетической установки. Определение стои­ мости различных типов ЭУ и, в том числе, различных типов глав­ ных двигателей вызывает большие затруднения при оценке их сравнительной экономической эффективности.

Главные судовые двигатели, как правило, весьма различны по конструкции; характер их производства также значительно разли­ чается как по используемому оборудованию, так и по характеру технологических процессов и организации производства, серий­ ности изготовления и т. п.

Например, высокооборотные двигатели выпускаются промыш­ ленностью обычно крупными сериями на конвейере, не требуют уни­ кального тяжелого оборудования, но вместе с тем их изготовление связано с применением в значительном объеме специальной осна­ стки, инструментов и приспособлений. Для этих двигателей харак­ терен высокий класс точности и взаимозаменяемость одноименных деталей. Двигатели с низкой частотой вращения — машины инди­ видуального изготовления; вследствие значительных габаритов их деталей, обработка последних требует применения специальных крупных станков, редко использующихся в других отраслях маши­ ностроения, а также значительных производственных площадей для обработки и сборки.

Большое влияние на стоимость главного двигателя оказывает освоенность производства. Освоение производства новых типов главных судовых двигателей связано с проведением широкого круга научно-исследовательских и проектных работ, подготовкой производства, доводкой двигателя и т. п.

При оценке сравнительной эффективности разных типов ЭУ на ранних стадиях проектирования сопоставляются и такие установки, главные двигатели которых промышленностью пока еще не выпу­ скаются или выпускаются для других нужд. Определение строи­ тельной стоимости этих установок крайне затруднено, требует спе­ циальных проработок, анализа и обобщения данных других отрас­

168

лей промышленности, иностранных фирм, результатов прогноза развития энергомашиностроения в СССР и за рубежом.

Для определения стоимости ЭУ (как традиционных, так и но­ вых типов) чаще всего применяется метод расчета по группам кон­ структивной разбивки. Большая степень детализации хотя и пред­ определяет значительный объем исследований при использовании этого метода, но обеспечивает точность, достаточную для сравни­ тельной оценки разных типов ЭУ. Чтобы учесть в необходимой мере как конструктивные различия двигателей, так и различия в усло­ виях их производства и комплектации, общий вес установки реко­ мендуется распределять по следующим группам:

главный двигатель; главные и вспомогательные котлы с обслуживающими механиз­

мами и аппаратурой; вспомогательные механизмы машинно-котельного отделения, об­

щесудовых систем и устройств, вспомогательные дизели и турбины, теплообменные аппараты и т. п.;

фундаменты и подкрепления; электрооборудование МКО;

системы и трубопроводы МКО, а также настилы, ограждения, перекрытия и т. п.;

гребные валы, винты, подшипники, дейдвуды; снабжение, запчасти, неучтенные веса МКО.

При разработке нормативов стоимости по группам конструк­ тивной разбивки ЭУ должны быть учтены различия в характере производства двигателей, вероятная серийность изготовления, воз­ можности применения новых конструкционных и отделочных ма­ териалов, тенденции изменения цен на материалы, стоимость средств автоматизации ЭУ и т. д.

А'іогут быть применены и другие методы определения строитель­ ной стоимости, например укрупненные нормативы на 1 л. с. мощ­ ности главного двигателя. Однако, эти методы менее точны, для использования их необходимо иметь отчетную базу за довольно продолжительный период (не менее 5—10 лет), что исключено при определении стоимости ЭУ новых типов.

Расходы на топливо и смазочные материалы определяются по нормативам, подробно рассмотренным в § 7. Выбору сорта топлива (и соответственно сорта смазочного масла) для главных двигате­ лей, установлению нормативов удельного расхода топлива и масла при экономическом обосновании типа ЭУ придается особое значе­ ние. Существенное влияние на уровень эффективности различных типов ЭУ оказывают цены на топливо и смазочные материалы.

Исследуя сравнительную эффективность ЭУ на ранних ста­ диях проектирования, следует тщательно обосновать нормативы расходов натурального топлива и смазки. Должны быть учтены возможные улучшения конструкции двигателей, совершенствова­ ние процессов топливоподготовки, рациональная комплектация ЭУ и т. п. Принимается во внимание теплотворная способность топ­ лива, наличие механических примесей в нем. Нормативы расхода

169

натурального топлива устанавливаются на всю энергетическую ус­ тановку при разных режимах использования — на ходу судна, на стоянке при работе собственных грузовых средств, на стоянке без работы собственных грузовых средств. В некоторых случаях рас­ сматриваются и варианты снабжения судна на стоянке энергией от береговых источников. Важную роль на сравнительную эффектив­ ность разных типов ЭУ оказывают сорта топлива, потребляемые главными и вспомогательными двигателями и котлами, так как цена разных сортов топлива колеблется в значительных пределах. Вопрос о цене, а следовательно и сорте потребляемого топлива весьма актуален для установок ДВС, газотурбинных и атомных. Исследование и оценка сравнительной эффективности применения разных сортов топлив для ЭУ имеет свои специфические особен­ ности и заслуживает более подробного рассмотрения. Рассмотрим эти особенности на примере ЭУ с малооборотным ДВС.

Конструкции современных малооборотных судовых двигателей внутреннего сгорания могут быть приспособлены к работе на раз­ ных сортах топлив, значительно различающихся по основным ха­ рактеристикам. В зависимости от вязкости, зольности, содержа­ ния серы и других характеристик нефтяные топлива подразделя­ ются на легкие (дизельные сорта) и тяжелые (моторное, мазуты). В связи со значительной разницей в ценах легкого и тяжелого топлив вполне естественно стремление судовладельцев использо­ вать более тяжелые и дешевые сорта. Однако применение тяжелых топлив связано с определенными техническими трудностями, вы­ зывающими дополнительные затраты.

Поэтому наиболее рациональный сорт топлива для малообо­ ротных судовых ДВС зависит от ряда факторов и может быть определен только по результатам экономической оценки.

Экономическая эффективность использования разных сортов топлив и соответствующих им сортов смазочных масел для глав­ ных двигателей грузовых судов определяется изменением отдель­ ных статей эксплуатационных расходов, строительной стоимости и производительности судов. При работе главных двигателей на раз­ личных топливах изменяются:

строительная стоимость судна вследствие необходимости уста­ новки дополнительного оборудования для подготовки топлива;

сроки службы деталей цилиндро-поршневой группы и топлив­ ной аппаратуры и, следовательно, затраты на их текущий ремонт; период между моточистками и, как следствие, среднегодовая

длительность эксплуатационного периода; расходы на топливо и смазочные материалы, моточистки, ре­

монт дополнительного оборудования, подогрев топлива и т. п.; трудозатраты судового экипажа на обслуживание установки.

В случае применения для судовых ДВС топлив повышенной вяз­ кости на судне устанавливается дополнительное оборудование, предназначенное для соответствующей подготовки топлива и по­ дачи его к двигателю. Стоимость этого оборудования только ча­ стично зависит от мощности главного двигателя и вязкости топ­

170

лива. Ввиду отсутствия систематизированных данных для определе­ ния стоимости дополнительного оборудования, может использоваться приближенная зависимость

КІоп= 11 300 + 2,2 ЛД руб.,

где NH— номинальная мощность главного двигателя, л. с. Топливные танки судов при использовании мазутов необходимо,

кроме того, снабдить системой трубопроводов для обогрева. Так как трубопроводы в топливных танках интенсивно корродируют, ввиду повышенной агрессивности содержимого, средний срок слу­ жбы их составляет 4—5 лет. Для расчета стоимости системы по­ догрева мазута можно использовать укрупненный норматив удель­ ной стоимости трубопроводов, равный 2,3—2,5 руб. на 1 э. л. с. мощности главного двигателя.

При работе главного двигателя на различных сортах топлива используются различные сорта смазочного масла: более тяжелые сорта топлива требуют применения более эффективных цилиндро­ вых масел с многофункциональными присадками, обладающими моющими, антинагарными и антикоррозионными свойствами. При выборе сорта топлива на ранних стадиях проектирования должны быть исследованы варианты возможных сочетаний различных топ­ лив и цилиндровых масел.

В зависимости от сорта топлива и смазки изменяются следую­ щие статьи эксплуатационных расходов: затраты на текущий ре­ монт главного двигателя и сменно-запасные части, амортизацион­ ные отчисления, затраты на текущий ремонт дополнительного обо­ рудования, стоимость топлива и смазочных материалов, затраты на подогрев топлива и на обслуживание двигателя.

Затраты на текущий ремонт слагаются из стоимости сменно­ запасных частей и расходов на моточистки. Стоимость сменно-за­ пасных частей рассчитывается с учетом срока их службы за весь амортизационный период судна и цен на эти детали. Установление сроков службы деталей цилиндро-поршневой группы и топливной аппаратуры — один из сложных вопросов, требующий широкого обобщения фактических данных и проведения натурных и лабора­ торных экспериментов. В качестве примера в табл. 12.2 приведены данные, показывающие характер изменения интенсивности износов деталей и сроков их службы в зависимости от характеристик ис­ пользуемых топлив и цилиндровых масел.

Для расчета затрат на моточистки используются отчетные дан­ ные судоремонтных заводов по трудоемкости, стоимости нормо­ часа и накладным расходам.

При расчете затрат на топливо и смазочные материалы учиты­ вается различие в нормах расхода топлива и масла и в ценах на них. По данным ЦНИИМФ, соотношение норм расхода раз­ личных сортов натурального топлива составляет

171

При расчете расходов на моторное топливо и мазуты учиты­ вается, что во время маневров и для запуска главного двигателя используется легкое топливо ДЛ, расход которого может быть принят в пределах 5— 10% от общего.

Сумма амортизационных отчислений по вариантам используе­ мого топлива изменяется пропорционально изменению строитель­ ной стоимости судна вследствие установки дополнительного обору­ дования. Ежегодные затраты на текущий ремонт дополнительного оборудования можно принимать в размере 5% от стоимости, повы­ шенный процент затрат на ремонт объясняется условиями эксплу­ атации этого оборудования.

Та б л и ц а 12.2

Сроки службы деталей ДВС при работе на разных сортах топлива и цилиндровых масел

При исчислении расходов на топливо для подогрева бункера необходимо исходить из следующего: на ходу судна подогрев топ­ лива осуществляется от утилизационного котла и дополнительных расходов тепла на подогрев не требуется; при запуске двигателя после длительной стоянки судна подогрев осуществляется от вспо­ могательного котла, расход топлива по которому может быть принят равным 0,2—0,25 т на один запуск.

Использование топлив с повышенной вязкостью вызывает уве­ личение трудозатрат машинной команды, однако влияние это пока изучено недостаточно. При оценке сравнительной эффективности применения разных топлив должны быть детально проанализи­ рованы работы, определяющие изменение трудоемкости. Предва­ рительное изучение этого вопроса ЦНИИМФ показало, например, что применение экспортного мазута по сравнению с дизельным топ­

172

ливом вызывает в среднем увеличение трудозатрат машинной команды на 0,3 чел-ч в течение каждой вахты, а мазута М-40 на 0,82 чел-ч. Хотя абсолютное значение увеличения трудозатрат не очень существенно, следует отметить, что если учитывать характер работ (чистка сепараторов, топливных фильтров, мойка ресивера, притирка выхлопных клапанов и т. п.), применение топлив повы­ шенной вязкости требует принятия мер по материальной заинтере­ сованности членов экипажа, непосредственно выполняющих эти ра­ боты (в данном случае мотористов). Для оценки в первом прибли­ жении влияния изменения трудозатрат можно принимать, что при

при использовании разных сортов топлив предопределяет различие во времени, требующееся в течение года для производства моточи­ сток. При этом следует учитывать режим использования судов разного эксплуатационного назначения. Если время стоянки в пор­ тах сухогрузных судов, перевозящих генеральные грузы, доста­ точно для производства моточисток, то наливные суда и балкеры необходимо для моточисток выводить из эксплуатации. Следова­ тельно, при расчетах сравнительной эффективности применения различных сортов топлив для ЭУ танкеров и балкеров должно быть учтено изменение длительности эксплуатационного периода по вариантам топлив. В результате исследований ЦНИИМФ уста­ новлено, что изменение длительности эксплуатационного периода по вариантам топлива и смазочным маслам достигает 14—17 суток.

Рассмотренные выше особенности оценки сравнительной эф­ фективности применения различных сортов топлив и цилиндровых масел для судовых малооборотных ДВС в основном могут быть использованы и при решении этого вопроса для ЭУ с главными двигателями других типов.

На выбор типа ЭУ существенное влияние оказывает также уро­

ности ЭУ) и интенсивности их использования влияние цены топ­ лива на уровень транспортных издержек и сравнительную эффек­ тивность разных типов ЭУ, потребляющих разные сорта топлива, усилится еще больше. Влияние цен на топливо проявляется как через их уровень по отношению к уровню цен на материалы, ста­ вок должностных окладов, тарифов, так и через соотношение цен на разные сорта топлива. Последнее во многих случаях играет решающую роль в выборе типа судовой энергетической установки.

Оптимальный тип установки может быть выбран только при условии, что цены на топливо правильно отражают общественно необходимые затраты, связанные с производством того или иного его сорта.

За последние годы кардинальное изменение системы цен на топливо в СССР проводилось дважды — в 1967 и 1970 гг.

173

(табл. 12.3). Значительное изменение уровня и соотношения цен на разные сорта, топлива, безусловно, создает трудности в обосно­ вании типов ЭУ при проектировании морских судов.

Ввиду того, что цены на топочные мазуты в прейскуранте 1967 г. были увеличены, а цена дизельного топлива оставлена на прежнем уровне, соотношение цен на эти топлива уменьшилось и разрывы в ценах на тяжелые топочные мазуты и на топливо, содержащие большие количества дистиллятных фракций, сократилось до такой степени, что оказалось экономически нецелесообразным использо­ вание тяжелых топлив (мазутов) как в установках с ДВС, так и паротурбинных. Например, цена 1 т высокосернистого топочного мазута М-40 была всего на 1 руб. 85 коп. ниже цены моторного топлива (при содержании серы более 0,5%).

Таким образом, действовавшие с 1967 г. цены ориентировали на применение в судовых установках дефицитных дистиллятных топлив и не стимулировали применение мазутов. Такая ориента­ ция противоречила существовавшей в мировой практике тенденции использования для судовых ЭУ дешевых недефицитных сортов жид­ кого топлива. Кроме того, ввиду большой потребности в дистиллят­ ных топливах для других отраслей народного хозяйства, потреб­ ности морского флота в них удовлетворялись отечественной про­ мышленностью неполностью.

Анализ прейскуранта цен, введенного в действие с 1970 г., по­ казал, что соотношение цен по новому прейскуранту приблизилось к ранее обоснованному и сложившемуся за рубежом. Однако, в от­ дельных случаях не отпадает необходимость проверки эффектив­ ности разных типов ЭУ по соотношению мировых цен на топливо (помимо расчетов по ценам действующих прейскурантов).

Заметную роль в составе эксплуатационных затрат судов с раз­ ными типами энергетических установок играют расходы на теку­

174

щий ремонт. Выше указывалось, что нормативы затрат на теку­ щий ремонт судов, как правило, устанавливаются в процентах от строительной стоимости. Однако, такой метод определения затрат на текущий ремонт не отвечает требованиям оценки сравнительной эффективности разных типов ЭУ на стадии поисковых исследо­ ваний.

Разные сроки службы корпусов морских грузовых судов и не­ которых типов энергетических установок (например, с быстроход­ ными ДВС, газовыми турбинами) вызывают вопрос о способе рас­ пределения затрат на капитальный и текущий ремонт. Чаще всего независимо от соотношения сроков службы судна и двигателя рас­ ходы на капитальный ремонт исчисляются по установленным нор­ мам амортизации. Однако, возможен и другой путь: приведение затрат разных лет на замену двигателя к расчетному году ввода судна в эксплуатацию. Метод этот пока оспаривается, но заслу­ живает внимания.

Исследуя эффективность разных типов энергетических устано­ вок на ранних стадиях проектирования, следует особое внимание уделять обоснованию периодичности и объемам их ремонтов. В по­ следние годы эти вопросы получили значительное развитие при обосновании системы технического обслуживания флота. Однако, имеющиеся результаты применимы, в основном, к установкам тра­ диционных типов, характеристики надежности которых хорошо изу­ чены. По новым типам ЭУ объемы и периодичность ремонтов под­ лежат тщательному обоснованию, ибо они определяют такой важ­ нейший показатель, как среднегодовая продолжительность времени ремонтов судна с выводом из эксплуатации. При определении сред­ негодовой продолжительности времени для ремонта судов с раз­ ными типами ЭУ учитывается следующее: возможности совмеще­ ния ремонтных работ по корпусу и энергетической установке, а также возможности выполнения ремонта в период стоянки су­ дов в портах, система технического обслуживания установки (только членами экипажа, специальными ремонтными бригадами), возмож­ ности использования методов агрегатного ремонта, рациональная организация работ на судоремонтных предприятиях.

Наконец, на эффективность разных типов ЭУ оказывает влия­ ние численность и квалификация экипажа, необходимого для обес­ печения их нормальной работы. При обосновании численности эки­ пажей судов с разными типами ЭУ учитывается прежде всего влияние прогнозируемого уровня автоматизации энергетической ус­ тановки и предполагаемая система технического обслуживания. В зависимости от необходимого уровня квалификации членов эки­ пажа, обслуживающих установку, нужно предусматривать соот­ ветствующее изменение должностных окладов.

Таким образом, в результате исследований экономической эф­ фективности разных типов ЭУ на стадии поисковых исследований устанавливаются диапазоны мощностей, внутри которых примене­ ние определенных типов ЭУ наиболее предпочтительно (или, иными словами, обосновываются границы рационального исполь-

175

зованпя их по мощности). Затем, на основании анализа техниче­ ских и эксплуатационных ограничений (например, ограничение по высоте габаритов установок для судов с горизонтальной системой погрузки — паромов, трейлеровозов и т. п.) определяются наибо­ лее эффективные типы ЭУ для судов разного эксплуатационного назначения.

установок по различным типам судов постройки после 1976 г., обоснованное ЦНИИМФ.

Т а б л и Ц а 12.4

Энергетические установки для судов транспортного флота постройки после 1976 г.

зовая турбина

Несколько иные задачи решаются в процессе экономических обоснований на стадиях разработки эскизного, технического и ра­ бочего проектирования судна, что определяет и некоторые отличия по содержанию исследований, детализации исходной базы, методи­ ческим приемам.

На стадии эскизного проектирования расчетные варианты типов ЭУ для судна устанавливаются с учетом ранее выполненных по­ исковых исследований, и в ряде случаев может оказаться, что тип ЭУ выбирается однозначно, без варьирования. При нескольких ва­ риантах ЭУ оценка сравнительной эффективности их выполняется по техническим, эксплуатационным и экономическим нормативам, периодически разрабатываемым специализированными организа-

176

днями МСП и ММФ. При подготовке этих нормативов учитыва­ ются общие требования, изложенные в § 7. Нормативы должны отражать реально достижимые на ближайшие годы весовые, га­ баритные, стоимостные и прочие характеристики сравниваемых типов ЭУ.

На данной стадии экономических обоснований сравнение раз­ ных типов ЭУ должно выполняться при условии сохранения по­ стоянства грузоподъемности и скорости судна. Отметим, что в прак­ тике проектирования это условие часто не соблюдается ввиду ограниченности мощностного ряда спроектированных энергетиче­ ских установок.

На стадии технического проектирования расчетные варианты типов ЭУ принимаются с учетом реальных условий поставки кон­ кретных двигателей. Обосновывается рациональная комплектация энергетической установки, схема расположения. Габариты, веса, расходы топлива, стоимость ЭУ в целом и отдельных ее компонен­ тов определяются по паспортным или проектным данным, прейску­ рантам, нормам трудоемкости, справочникам и другим действую­ щим нормативным документам. Как правило, сравнение ведется при постоянных выбранных размерениях судна. Отдельные решения по комплектации установки, выбору схемы расположения и т. п. при­ нимаются на основании комплекса технических показателей; в це­ лом эффективность разных типов ЭУ оценивается по экономиче­ ским показателям работы судна.

§ 13. ОБОСНОВАНИЕ УРОВНЯ АВТОМАТИЗАЦИИ СУДОВ

Многообразие функций, выполняемых судном в про­ цессе транспортировки грузов, различная интенсивность использо­ вания его механического, навигационного и грузового оборудования, изменяющаяся в широком диапазоне длительность производствен­ ного цикла, а также необходимость доставить груз в сохранности к месту назначения в возможно короткий срок предъявляют специфические требования к средствам автоматизации морских судов и, в конечном итоге, определяют объем автоматизации, по­ следовательность ее внедрения и экономическую эффективность.

Система автоматизации судна представляет собой комплекс тех­ нических средств регулирования, контроля и управления судовыми производственными процессами, которая в совокупности с рацио­ нальной организацией труда обслуживающего персонала позволяет организовать экономически наиболее эффективную и безопасную эксплуатацию судна в различных условиях.

Экономический эффект от внедрения автоматизации обусловлен несколькими причинами и должен рассматриваться исходя из ин­ тересов народного хозяйства страны в целом.

Во-первых, экономический эффект при внедрении автоматиза­ ции достигается благодаря увеличению производительности машин,